城鎮道路路面結構及路基優化設計

張 利

中鐵合肥建筑市政工程設計研究院有限公司 安徽 合肥 230041

1 城鎮道路的病害現狀

調查并收集某城市道路路段的病害資料，經過分析發現病害問題普遍存在，較為明顯的是裂縫問題和水損害問題。其中裂縫有橫向裂縫、縱向裂縫、網狀裂縫等幾種體現（圖1、圖2為橫向裂縫與縱向裂縫），根據形成機理的不同又可以劃分成沉降裂縫、收縮裂縫、反射裂縫、沉陷裂縫。

圖1 橫向裂縫

圖2 縱向裂縫

1.1 收縮裂縫

基層在路面結構中是有一定約束的，氣溫顯著降低的情況下，會增加基層材料的拉應力，如果其超出了基層材料自身的抗拉強度或極限值會造成基層開裂。通常，半剛性基層的鋪筑處在高溫季節，然而如果成型初期沒有及時鋪筑瀝青面層，再加上晝夜溫差變化的影響，基層中不斷形成的溫度應力也會誘發基層裂縫。

1.2 網狀裂縫

網狀裂紋多是沉陷而形成的，通常由于車輛行駛的荷載作用，裂紋錯縱交織，宛如鱷魚皮狀。起初在車輪痕跡一帶產生帶條或多條平行的縱向裂縫，繼而平行裂縫之間衍生斜向和橫向裂紋，從而網狀裂紋形成了。由于路面結構（或局部）彎沉明顯或結構層壓密變形引發路面發生龜裂，同時沉陷變形，路面平整度和安全性下降。網狀裂縫在一定程度上體現了瀝青路面結構強度不達標，無法滿足車輛長期行駛的負荷要求，基層強度差、排水不暢、瀝青混合料老化硬化等因素，加劇了網狀裂縫的出現。

1.3 沖刷破壞

水滲入到道路基層和面層的中間部位后不能排泄出來，發生水滯留現象；同時，半剛性基層不具備加強的抗沖刷性能，再加上長期的車輛行駛，動水壓力會沖刷基層細集料，產生灰白色漿，如果存在路面裂縫的情況下，漿液會受到裂縫擠壓而滲出到路面，隨著持續滲出，道路結構的基層和面層逐漸會出現脫空現象，并慢慢的發生沉陷、松散、坑槽等病害。并且，水損害問題還會降低瀝青層底部的受力性能，從而加劇路面破壞。

2 城鎮道路路面結構設計分析

首先，路面結構層設計時，對于材料應用相關設計者需要進行市場調研。伴隨著科學技術的發展，新材料在市場上不斷涌現，城鎮道路路面采用的材料需要有較強的抗變形性能和耐久性能，為優化路面結構設計，可以加入車轍劑，以提升路面結構的抗壓性和耐久性。

其次，針對結構層組合設計進行優化。路面層的耐磨性和密實度需要滿足現實的應用需求，路面中下層應當確保具有良好的穩定性、抗開裂性、抗剪性。設計者要結合城鎮道路規劃方案，對具體道路的類型和建設要求進行深入研究，采取合理的方法優化設計路面結構層，保證路面結構的強度與剛度符合城鎮道路交通的承載要求。

再次，基層厚度設計。通常來講，在瀝青面層的中、下層采用粗粒式混合料，中、上層采用中粒式混合料，上層采用細粒式混合料。實際工程中，需要結合現實情況來確定混合料的采用。例如，中粒式混合料用于上面層，以提升路面的抗滑能力和抗車轍能力；為了提升熱帶地區的高溫環境下的路面的穩定性，上面層也有部分地區直接選擇利用粗粒式密級配瀝青混合料。大粒徑瀝青混合料，即特粗粒式混合料，現階段應用的不多，在預防反射裂縫過程中可以采用。

另外，為了保證瀝青路面的耐久性，在復合式基層設計過程中需要依據各層的功能需求科學選用材料。一般，耐久性瀝青路面對使用壽命有一定的要求，所以瀝青面層的穩定性和強度需要達到標準。除此之外，面層混合料選用以及相應配比比例的確定，需要滿足道路工程的建設要求。針對混合料設計，需要基于路面損壞、病害的分析，優化設計方法，根據路面性能進行有效設計。復合式基層耐久性瀝青路面在設計使用年限內不需要進行結構性大修,所以路面結構需要保證基層和墊層的性能強大，在材料設計時使用干縮和溫縮系數小、抗彎拉疲勞性能好、整體性強的材料。

并且，路面基層結構設計時，設計者應當結合整體強度進行考慮，研究路面基層結構的影響因素，根據國家相關標準以及實際的路面施工目標任務，合理設計路面壓實方案，把控好路面壓實設備、碾壓速度、遍數等參數，確保基層結構具有良好的穩定性，降低裂縫出現，從而提升城鎮道路路面的運行安全。

3 道路工程路面路基設計要點

3.1 合理處理路基路面裂紋問題

城戰道路病害治理的關鍵問題之一就是路基路面的裂紋問題。為了控制城鎮道路施工中出現裂紋，或避免后期運行中產生裂紋，設計人員在路基設計中應當考慮采用收縮性小的結構，設計中有針對性的制定控制施工材料裂縫的具體方案，并且還需重視研究材料的含水情況，有必要的情況下增設外加劑的使用，確保材料指標參數的有效性，進而降低路基路面裂紋的發生。

3.2 提高路面平整度

路面平整度對于車輛行駛的安全性、舒適性有著直接影響。導致城鎮道路路面平整性差的原因有多種，比如，混合料耐磨性不足、路基不均勻、接縫處理效果不良等，都會降低路面的平整度。因此要求有效把控混合料質量，強化混合料的耐磨性、耐高溫性；提高路基的均勻性；合理處理接縫部位。

并且，為了確保路面平整，日常養護也是必不可少的。當前，瀝青灌縫是防護保養瀝青路面的有效措施之一，能夠避免一些雜物進入到路面接縫中，防止由于膨脹而使接縫部分受到損壞，而且還可以避免雨水進入路基中形成積水，降低路基水損害現象的發生。

3.3 軟地基及特殊路基的處理

對此道路的路段狀況進行調查與資料分析，路面不均勻沉降的發生主要是由于軟基處理不當而造成的，設計人員在設計中應當結合土質勘察數據，有效設計軟土路基加固方案，在軟土路基處理中，可以采用真空聯合的堆載預壓法來提升路基的強度和穩定性。

對于滑坡及坍塌路段的路基處理，應當采用抗滑擋墻或滑樁的設計，以提升路基的穩定性；對于陡坡路段，加強對填方施工的規劃，可以綜合利用不同類型方案，確保整體結構的穩定性，例如樁板墻設置方案對于處理狹窄區域的路基有效很好的效果。

3.4 路基路面排水系統設計

城鎮道路路基路面設計時，路基排水系統設計也是重要內容。可以采用設置縱向坡度的方法來實現排水，基于合理有效的排水系統設計，雨水能夠沿著排水溝進入到涵洞或河道中，還可以與填方路段并排聯系在一起，由于不僅科學處理了地下和路面排水問題，還能夠提升系統的穩定性。

路基路面排水系統的設置還可以融合海綿城市理念，先鋪設種植土，再鋪設礫石層，繼而敷設滲透管，有利于在積水滲透過程中實現雜質去除，對水資源凈化、地下水回補有著重要意義。

3.5 路基防護設計

針對路基防護，大多采用兩種設計方案。其一，填方路堤邊坡設計，這一路基防護方式能夠有機協調道路與景觀，達到環境協調統一的效果，并且防護方式具有靈活性，能夠綜合運用多種方式完善路基防護體系。對于地勢不高的道路工程，填土邊坡采用綠化種植的形式實現防護，路基防護系統的整體性較好；

其二，路塹邊坡防護。此種路基防護模式在路基穩定性較差的道路工程中應用較多，通過拓展平臺寬度，能夠發揮積極的穩固作用。

4 結論

根據所調查的城鎮道路工程的常見病害可以看出，路面結構及路基設計與使用標準存在較大差異，給后期運行及養護管理造成很大的困難。針對道路路面結構設計，本文從路面結構層材料、組合、厚度、強度等方面進行討論，旨在提升路面基層結構的承載性能和穩定性。針對路基設計，采取路基路面裂紋控制技術、路面平整度提升技術、軟土路基處理技術、路基路面排水技術、路基防護技術，確保路基設計的有效性，提升路基路面質量，為城鎮道路的安全運行奠定基礎。